Schallmaskierungseffekte

Wärmepumpen und Kälteanlagen stehen im Spannungsfeld zwischen energieeffizienter Leistungserbringung und akustischer Nachbarschaftsverträglichkeit.

Ein zentrales Phänomen in diesem Kontext sind Schallm​askierungseffekte, die sowohl die technische Auslegung als auch die akustische Wahrnehmung dieser Systeme maßgeblich beeinflussen. Diese Effekte entstehen durch die komplexe Interaktion verschiedener Frequenzbereiche und Betriebszustände, die oft zu unerwarteten Lärmemissionen führen, selbst wenn Einzelkomponenten optimiert wurden.

Schallmaskierungseffekte beschreiben das Phänomen, bei dem die Reduktion bestimmter Frequenzbereiche dazu führt, dass andere Frequenzanteile subjektiv lauter wahrgenommen werden. Dieser Effekt basiert auf psychoakustischen Wechselwirkungen: Das menschliche Gehör kann tiefe Frequenzen schlechter lokalisieren und empfindet sie bei reduzierter Hintergrundgeräuschkulisse als dominanter. Bei Wärmepumpen entstehen solche Effekte typischerweise durch:

1) Frequenzüberlagerungen zwischen Ventilatorgeräuschen (meist mittlere bis hohe Frequenzen) und Kompressorschall (tiefe Frequenzen).

2) Betriebszustands abhängige Modulation, wie sie typischerweise bei Enteisungszyklen, bei L/W Wärmepumpen, bei denen Drehzahländerungen der Ventilatoren das Frequenzspektrum verschieben.

3) Reflektion an Gebäudestrukturen, die bestimmte Frequenzbänder durch konstruktive Interferenz verstärken.

Luft-Wasser-Wärmepumpen emittieren Schall im Bereich von 30–70 dB(A), wobei die kritischen Frequenzbänder zwischen 63 Hz (tiefes Brummen) und 4 kHz (hohes Surren) liegen.

Maskierungseffekte treten besonders dann auf, wenn durch Schalldämmmaßnahmen hohe Frequenzen gedämpft werden, wodurch tiefe Frequenzanteile relativer hervortreten. Beispielsweise kann die Absenkung eines 2-kHz-Signals um 10 dB(A) dazu führen, dass ein 100-Hz-Brummen um 6–8 dB(A) lauter empfunden wird

Ein Hauptverursacher von Maskierungseffekten sind thermodynamisch bedingte Betriebszustandsänderungen. Bei Lufttemperaturen um 0°C mit hoher Luftfeuchtigkeit bildet sich an den Verdampfer Lamellen Eis, was zu folgenden Effekten führt:

4) Druckverluste im Luftstrom erzwingen höhere Ventilatordrehzahlen (Frequenzanstieg um 15–30%).

5) Kompressor Last Wechsel bei der Umstellung auf Enteisungsmodi erzeugen impulsartige niederfrequente Schwingungen.

6) Materialdehnung an vereisten Bauteilen verursachen zusätzliche Resonanzen im 80–200-Hz-Bereich.

Diese dynamischen Veränderungen überlagern das Grundgeräuschspektrum und führen zu nichtlinearen Maskierungseffekten, die durch stationäre Schallmessungen kaum erfassbar sind.

Die Interaktion dieser Spektren führt zu komplexen Überlagerungen. So kann beispielsweise die 100-Hz-Komponente des Kompressors die Wahrnehmung von 800-Hz-Ventilatortönen unterdrücken, während gleichzeitig Oberwellen bei 1600 Hz durch Resonanzen im Gehäuse verstärkt, werden.